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数字图像压缩编码处理.ppt

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数字图像压缩编码处理

数字图像处理 第十五章 图像压缩和编码 CH15 图像压缩和编码 一、序言 二、无损压缩技术 三、图像的无失真编码方法 四、预测压缩技术 五、变换压缩技术 六、活动图像压缩技术 七、图像压缩编码的新进展 要点总结 上机实习 1 序言 1)图像压缩编码的目的 1 序言 目的:节省图像存储容量;减少传输信道容量;缩短图像加工处理时间。 原因: 图像像素之间、行之间、帧之间有较强的相关性。 从统计的观点,某点像素的灰度与其邻域灰度有密切关系; 从信息论关系,减少图像信息中冗余信息。 1 序言 2)图像压缩编码的分类 (1)无损编码 又称为信息保持编码。要求编码—解码过程中能够无误差的重建图像。如在医学图像应用中。 (2)有损编码 常被称为保真度编码。常用在图像的信宿为人眼的应用中,如数字电视、可视电话等。 (3)特征抽取编码 是另一种有损编码。常用在图像的信宿为计算机的应用中,这是只需要保留计算机处理的信息特征。如图像识别。 1 序言 3)图像压缩编码的具体方法 (1)熵编码:信息保持编码; (2)预测法:信息保持编码、保真度编码(更常用); (3)变换法:特征保持编码; (4)其他编码法 2 无损压缩技术 1)基本概念 2 无损压缩技术 2)变长最佳编码定理和唯一可译代码 2 无损压缩技术 2 无损压缩技术 3)哈夫曼编码方法(Huffman) 2 无损压缩技术 2 无损压缩技术 Huffman编码讨论 (1) Huffman编码是唯一可译码。短的码不会成为更长码的启始部分; (2) Huffman编码的平均码长接近于熵; (3)缺点:与计算机的数据结构不匹配; (4)缺点:需要多次排序,耗费时间。 2 无损压缩技术 4)香农编码法(Fano-Shannon) 2 无损压缩技术 2 无损压缩技术 Fano-Shannon编码讨论 (1) Fano-Shannon编码是唯一可译码。短的码不会成为更长码的启始部分; (2) Fano-Shannon编码的平均码长接近于熵;编码效率略低于Huffman编码。 3 图像的无失真编码方法 1)白块跳过编码WBS 2)行程长度编码 3)比特平面编码 4)二值图像编码的国际标准G3和G4 3 图像的无失真编码方法 0)压缩比 直接编码一幅图像所需比特数取决于幅面大小及分辨率。 设C为采用某种方法编码前后的 压缩比 3 图像的无失真编码方法 1)白块跳过编码WBS 原理 对于一般白纸黑字的文件,总是白的面积大。因此跳过白的行程,只对黑行程编码就可以压缩数据。 一维WBS编码 将每一扫描行分成若干段,每段包含n个像素。对于全白段,给最短码字如0;而对于黑白相间或全黑段,不进行压缩。 为区别全白段和有黑段,在编码前加1作为标志位。 3 图像的无失真编码方法 一维WBS编码平均码长 例 3 图像的无失真编码方法 常用图像WBS编码平均码长 3 图像的无失真编码方法 二维WBS编码 将图像分成M*N大小的块,全白块以0编码,其他同一维WBS编码。 3 图像的无失真编码方法 自适应WBS编码 根据图像局部结构或统计特性,改变像素块尺寸大小; 一维情况下,首先判断该行是否有1024个连续白像素; 否则判断是否有64,16,4个连续白像素; 否则直接编码; 在每一行编码前要加上N为多少的代码。 自适应WBS编码可以有效增加图像的 压缩比,但增加了编码设备的复杂性。 3 图像的无失真编码方法 2)行程长度编码(RLC,Run-Length Coding) 原理:二值图像从左到右扫描图像时,连续白点和连续黑点总是交替出现。将连续像素的数目称为行程长度(Run-Length),分别为白长和黑长。 方法:统计所有行程长度出现的概率,然后采用Huffman编码。 在每一行的行首加标志位,确定是白长还是黑长。以后黑长和白长交替出现。 3 图像的无失真编码方法 3)比特平面编码 思想:对于灰度或彩色图像,如果每个像素用k位表示,将相同位上的0,1取出,就可以形成k个N*N的二值图像。将每一个二值图像称为一个比特平面。 方法:对于比特平面采用前述的无失真二值图像压缩技术。 Lena图像的比特平面 3 图像的无失真编码方法 问题:采样自然二进制码,将导致数据相关性减小。如灰度127和128,对应自然二进制码分别10000000。较小的灰度变化导致比特平面的突变。 解决方法:采用格雷码(Gray)。 3 图像的无失真编码方法 3 图像的无失真编码方法 4)传真国际标准G3和G4 (1)G3采用一维行程编码; (2)行程采用Huffman编码; (3)0-63之间的行程,用单个码字即终止码表示; (4)大于63的游长用一个形成码和一个终

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